전기차 충전인프라는 전력공급설비, 충전기, 인터페이스, 정보시스템으로 구성되어 있습니다
[ 전기자동차 충전인프라 범위 ]
• 전력공급설비
자동차에 전원을 공급하기 위한 전기설비로서 전력량계, 인입구 배선, 분전반, 배선용 차단기
등이 포함됨
• 충전기
배터리를 충전하는데 필요한 기능을 수행하는 장치로서, 전원을 단상 2선식 220V로 공급받는
완속 충전기와 3상4선식 380V로 공급받는 급속충전기로 구분됨
• 인터페이스
충전기에서 전기자동차에 전기를 공급하기 위해 연결되는 커플러 (충전케이블에 부착된
커넥터, 전기차 인렛), 케이블 등이 포함됨
• 충전정보시스템
충전기의 설치 위치 및 이용 상태 정보 등을 실시간으로 수집하여 충전기 운영 상태에 대한
실시간 모니터링을 함. 수집한 정보를 웹 및 스마트폰 등으로 전기차 이용자에게 제공함
전기차의 충전방식은 단자 접촉 여부에 따라 접촉식(플러그인)및 무선 충전방식(비접촉식)으로
충전속도에 따라 고압의 DC를 연결하여 차량의 배터리를 직접충전하는 급속 충전 방식이 있고,
차량 내부의 OBC(On Board Charger)를 이용하는 완속 충전으로 구분된다.
설치 유형에 따라 분류할 수 있으며, 완속방식과 급속방식에 따라 충전기 커넥터 및
차량 측 소켓 또한 다양한다.
충전소사업자가 부하율이 낮은 시간대의 전력을 활용하여 예비용 배터리를 충전하고,
운전자가 충전소 스테이션에서 전기자동차 배터리를 반자동으로 교환받는 방식,
별도의 충전스테이션이 필요
기존의 주차장 바닥하부에 교류를 발생시키는 급전선로를 자성재료(코어)와 함께 매설하고,
자동차 바닥부는 지하에서 발생한 교류에 의한 자기장을 받아 유도전류를 발생시켜 에너지를
전달받는 집전장치가 장착되며 집전장치에서 발생된 전류는 정류를 거쳐 배터리로 충전이 되는 방식임
2014년에 TOYOTA는 케이블을 사용하지 않고 지면에 설치한 코일에 차량위치를 맞추어
주차하면 충전 할 수 있는 자기공명 방식 3.3kW급 충전시스템 개발(WiTricity)에 성공
자기공명방식(Magnetic-resonance)3.3 kW이상의 전력을 송신하는 대전력 무선전력전송 분야도 소전력 무선전력전송분야와 같이
자기 유동방식과 자기공명방식이 경쟁하고 있음.
해외에는 WiTricity, Qualcomm-Halo 등에서 전기자동차 무선충전 기술을 개발하고 있으며,
국내에서도 6.6kW 급 무선충전기술 개발이 이루어짐
[충전속도에 따른 충전기 분류]
| 구분 | 급속 충전기 | 완속 충전기 |
|---|---|---|
| 공급용량 | 50kW | 3~7kW |
| 충전시간W | 15~30분(완전 방전→80% 충전) | 4~5시간(완전 방전→완전 충전) |
| 주요 설치 장소 | 고속도로 휴게소, 공공기관 등 | 외부장소 주택, 아파트 |
그에 비해 급속 충전은 OBC를 거치지 않고 직류 고전압을 이용하여 바로 고전압 배터리를
충전하는 방식이다.
- 직류(DC)혹은 콤보(AC/DC)전원을 사용하여 10~30분 안에 충전
- 현재 급속 충전은 50kW 직류 방식을 표준으로 하고 있으며,
- 완전 방전 상태에서 완전 충전까지 20~30분 정도소요
완속 충전은 가정용 전기 220V 교류 전원을 이용하여 OBC를 통해 DC로 변환하여 배터리를
충전하는 방식이다.
- 교류(AC)를 이용하여 수 시간에 걸쳐 충전
- 용량은 가정용의 경우 3.2~3.3kW, 공용의 경우 7.4kW 규모로
- 완전 방전 상태에서 완전 충전까지 대략6~8시간, 3~6시간 소요
참고: [ 설치 유형에 따른 충전기 분류 ]
| 구분 | 벽부형 충전기 | 스탠드형 충전기 | 이동형 충전기 |
|---|---|---|---|
| 용량 | 3~7kW | 3~7kW | kW(Max) |
| 충전시간 | 4~6시간 | 4~6시간 | 6~9시간 |
| 특징 | style="text-align: left;">• 분전함, 기초패드 설치 • U형볼라드, 차량스토퍼, 차선도색(설치 또는 미설치) | • 220V 콘센트에 간단한 식별장치 (RFID 태그)부착하여 충전 • 태그가 부착된 다른 건물에서도 충전 가능 | |
현대자동차의 아이오닉 일렉트릭 초기 모델의 충전구는 내수와 북미/유럽의 사양이 다릅니다.
내수는 완속 충전구와 급속 충전구가 따로 분리되어 있는 반면에
북미/유럽의 충전구는 완속 급속 통합으로 충전구가 되어있다.
전기자동차 충전기는 국가별 다양한 충전방식이 운영되고 있으며,
차량 제조사별로도 다른 충전기 커플러 방식이 존재한다.
현대기아자동차 및 NISSAN은 교류 5핀(완속), 직류 차데모(급속)방식으로 동일하지만,
르노삼성(교류 7핀)? 한국 지엠(5핀 콤보)은 차이 존재
충전구 종류는 자동차 제조사마다 제각각이고, 또한 규격이 국가마다 다릅니다.
[ 충전기 커넥터 및 차량측 소켓 ]
| 구분 | 완속 | 급속 | ||
|---|---|---|---|---|
| AC 단상 5핀 | DC 콤보(Combo)7핀 | DC 차데모(CHAdeMO)10핀 | AC3상 7핀 | |
| 충전기 커넥터 |
 |  |  |  |
| 차량측 소켓 |
 |  |  |  |
| 해당국가 (제작업체) |
전세계 | 한국
(’18년 이후 현대기아) | 한국, 일본 (’17년 이전 현대기아, NISSAN) | 유럽 (르노삼성) |
| 가능차종 | 블루온, 레이, 쏘울 아이오닉, 스파크 i3, Leaf, 볼트 | 스파크, 볼트 아이오닉, i3, 코나 | 블루온, 레이, 쏘울 아이오닉, Leaf | SM3 |
국내에서는 현재까지 "가정용 완속 충전기는 교류 5핀",
공공용 급속충전기는 국내 출시된 모든 차량의 충전방식 가능한 "DC 콤보1 타입"으로 통일함
- 국내 급속충전 방식: 2018년부터 국내 규격은 DC 콤보 (AC 5핀+DC 2핀)로 통일됨
- DC 차데모: 일본 도쿄 전력에서 만든 규격으로,
2017년 식 이전 현대기아차량 및 NISSAN 차량에 적용되어 있음
- 교류7핀: 프랑스 르노에 의해 개발된 방식으로 7핀 커넥터를 이용하여 르노삼성 차량에 적용
| 분류 | 핵심기술 | 개요 |
|---|---|---|
| 충전 시스템 |
초고속 충전 (HPC) |
- 50kW급에서 350kW급인 초고속 급속충전 (High Power Charging) |
| 소용량 EV 충전 |
- 개인이동수단용 전기차 (전기이륜차, 초소형전기차 등)를 위한 소형 급속충전기 - 최대출력전압 DC 120V, 최대출력전류 100A의 범위의 충전기임 | |
| 양방향 충전시스템 |
- 단순 전력공급(V0G)방식에서 벗어나 EV 충전 제어와 통신을 이용한 스마트한 충전제어(V1G) - 충전 및 방전을 제어하는 양방향 충방전 제어(V2G)기술이포함된 충전기 | |
| 충전 커넥터 냉각시스템 | - 고전력에 의한 발열을 해소하기 위한 커넥터 냉각시스템 | |
| 충전 제어시스템 | 통신 인터페이스 |
- 전기자동차와 충전시스템간의 안전성 및 성능 확보을 위한통신 및 정보교환 기술 |
| 충전인프라 관리시스템 |
- 운영관리 기술 - 충방전 시나리오 및 통신 시퀀스 기술을 포함한, 통합 관리시스템 | |
| 전기차 배터리 모니터링 시스템 |
- 배터리 상태 확인 및 빅데이터 확보를 위한 시스템 | |
| 전기차 충전 제어시스템 |
- 다양한 서비스 제공을 위한 충전 제어시스템 |